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1、保护油气层技术 中国石油长庆培训中心,讲授内容提纲,一、绪论二、油气层损害机理三、保护油气层所需资料及其取得方法四、保护油气层评价技术五、保护油气层的完井液技术六、保护油气层的试油工艺技术,一、绪论,（一）保护油气层的重要性（二）保护油气层的特点及主要内容（三）试油保护油气层技术的思路与原则,（一）保护油气层的重要性-总论,各个作业过程都可能损害储层:钻井、完井、试油等，固相/滤液进入储层发生作用，不适当工艺，引起有效渗透率降低,损害储层 储层损害的危害性:降低产出或注入能力及采收率，损失宝贵的油气资源，增加勘探开发成本 保护储层的作用与意义：是加快勘探速度、提高油气采收率和增储上产的重要技术
2、组成部份，是保护油气资源的重要战略措施，对促进石油工业“少投入、多产出”和贯彻股份公司“以效益为中心”的方针都具有十分重要的作用,（一）保护油气层的重要性-有利于发现和正确评价油气层,探井损害储层，可将有希望的储层被误判为干层或不具开采价值,搞好钻井、完井、试油保护油气层有利于发现油气层和正确评价油气层 辽河荣兴油田：1980年之前钻9口探井，均因储层损害判为没有工业价值；1989年，采用保护储层配套技术重新钻探17口井，均获工业油流，新增含油气面积18.5km2，探明原油储量上千万吨，天然气几十亿立方米。华北岔37井第16和19层，钻井污染，电测解释为水层，射孔试油分别排出59m3和37m3
3、钻井液滤液后，都基本出纯油，分别产油16.5t/d和11.7t/d。,（一）保护油气层的重要性-有利于提高产能及开发效益,保护储层可减少储层损害，有利于提高储层产能及勘探开发效益 新疆夏子街油田，勘探初期用普通钻井液钻井，日产油仅36t；投入开发时，用保护储层钻井液钻开油层，完井后投产，日产油一般89t，最高达每天24t，储层级别从三类提高到二类。吐哈温米油田，开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能，但钻167口开发井时，全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护油层技术，射孔后全部井自喷投产，单井产能比设计产量提高20-30%。使用的保护储层技术每口井多投入10000元，却省掉了压裂工序，节省
4、费用几十万元。,（二）保护油气层的特点及主要内容,试油保护油气层技术的主要内容（1）基础资料的收集与储层潜在损害分析（2）储层敏感性与钻井完井液损害评价技术（3）储层损害机理研究（4）保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选（5）保护储层的射孔压井液技术（6）保护储层的试油工艺技术（7）油气层损害现场诊断与矿场评价技术,（二）保护油气层的特点及主要内容,保护油气层技术的主要特点1、涉及多学科、多专业和多部门的系统工程 由于油气层损害的普遍性和相互联系性，使钻开油层、测试、完井、试油、增产、投产等每一个生产作业过程均可能使油气层受到损害，而且，前一过程的油气层损害会影响后一过程的生产作业效果，后一
5、过程没有搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成效部分或全部丧失。所以，保护油气层技术是一项系统工程。,（二）保护油气层的特点及主要内容,2、具有很强的针对性 尽管油气层特性有共性的东西，其损害机理与防治措施也有共同之处。但是，由于不同油气层的沉积环境与沉积时代的差异，导致了不同油气层具有各自的个性；即使是同一油气层，处于不同的开发阶段，其特性参数亦会发生变化；此外，相同作业在不同工矿下所诱发的油气层损害也不完全相同，由此造成的储层损害机理也不一定相同，这就决定了保护油气层技术具有很强的针对性。因此，在确定每项作业的保护油气层技术措施时，应依据施工时油气层的特性和工况条件
6、来研究确定针对性的保护油气层技术，否则，可能不会收到预期的效果，甚至可能会导致相反结果。,（三）试油保护油气层技术的思路与原则,试油保护油气层的技术思路可以归纳为以下四个方面：（1）获取试油保护油气层技术研究所需的基础资料，分析潜在损害因素与机理（2）分析评价钻井完井过程损害储层的类型、程度及原因（3）研究评价针对性的保护储层试油技术（4）试油保护油气层技术现场试验、效果评价与完善推广,（三）试油保护油气层技术的思路与原则,试油保护油气层应遵循的原则1、解除钻井损害，减少试油损害原则2、针对性原则3、配伍性原则4、效果与效益结合原则,二、损害机理,(一）概述（二）油气层损害内因（三）油气层损害
7、外因（四）外因作用下的油气层损害机理（五）油气层损害特点,(一）概述,1、油气层损害机理定义2、研究油气层损害机理的目的意义3、油气层损害实质4、油气层损害类型,1、油气层损害机理定义,油气层损害的原因、过程和结果原因：什么因素引起油气层损害 过程：怎样发生的油气层损害 纯物理作用 纯化学作用 物理/化学共同作用 生物作用 物理化学生物共同作用结果：油气层损害会产生什么后果,2、研究油气层损害机理的目的意义,认识和诊断油气层损害原因、过程和结果为制定针对性的保护或解除措施提供依据,3、油气层损害实质,内因+外因 有效渗透率下降内因：油气层潜在损害因素 油气藏类型 油气层敏感性矿物 油气层储渗空
8、间特性 油气层岩石表面性质 油气层流体性质外因：引起油气层损害的条件 工作液的性质 生产或作业压差 温度 生产或作业时间 环空返速有效渗透率下降：渗流空间缩小 绝对渗透率降低 流动阻力增加 相对渗透率降低,4、油气层损害类型,缩小或堵塞渗流空间的损害 外界固相颗粒侵入堵塞 储层微粒水化膨胀/分散 微粒运移 出砂 无机沉淀(包括二次沉淀)有机沉淀 应力敏感压缩岩石 细菌堵塞 射孔压实 增加流动阻力的损害 水锁效应 贾敏效应 乳化堵塞 高粘液体损害 润湿性反转 流体分布状态改变,（二）油气层损害内因,1、油气藏类型2、油气层渗流空间3、油气层敏感性矿物4、油气层岩石表面性质5、油气层流体性质,1、
9、油气藏类型-分类,1)按岩性分为:碎屑岩(主要为砂岩)油气藏 碳酸岩油气藏 砾岩油气藏2)按储集空间特点分为：粒间孔隙型，如砂岩油气藏 裂缝孔隙型，如碳酸岩油气藏 裂缝性油气藏，如变质岩、火成岩,3)按储层渗透性分为：特高渗油气藏:K2000md 高渗油气藏：500mdK2000md 中渗油气藏：100mdK500md 低渗油气藏:10mdK100md 特低渗油气藏;K10md4)按储层流体性质分为：气藏 凝析气藏 稀油油藏 稠油油藏,1、油气藏类型-与储层损害关系,1)高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害，不易发生水锁损害原因：流动通道较大，固相颗粒可侵入很深，液相侵入易 于返排2
10、)稠油油藏和高渗透油藏易产生出砂损害原因：这两类油藏一般胶结不好，受流体流动冲击易散架3)低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害，不会发生严重的固相堵塞损害原因：这两类油气藏一般孔喉小，泥质含量高，固相不易 进入，液相进入难以返排和易引起粘土膨胀,2、油气层渗流空间-概念,储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占据的空间称为渗流空间或孔隙空间，渗流空间由孔隙和喉道构成。孔隙：骨架颗粒包围着的较大空间 孔隙大小反映储集能力喉道：两个较大空间的收缩部分 喉道大小和形状控制渗透能力渗流空间反映了储层的储集性和渗透性,2、油气层渗流空间-表征,孔隙结构指岩石的孔隙和喉道的类型、大小、分布
11、及相互连通关系1）孔隙类型,砂岩储集层 粒间孔隙微孔隙 杂基内微孔隙 矿物解理缝和岩屑内微孔隙纹理及层理缝溶蚀孔隙 溶孔 铸模孔 颗粒内溶孔和胶结物内溶孔晶体再生长晶间孔隙裂缝孔隙,碳酸岩储集层原生孔隙溶蚀孔隙生物钻孔和潜孔孔隙收缩孔隙裂缝,2、油气层渗流空间-表征,不同类型孔喉的主要特征,2、油气层渗流空间-表征,3)孔隙结构参数,孔喉大小常用如下参数表示 主要流动喉道半径均值Rz 最大连通喉道半径Rd 喉道半径均值Rm 孔喉中值R50上述参数越大，孔喉越大,孔喉分布用下图表示孔隙喉道频率分布直方图横坐标表示喉道半径纵坐标表示相应的分布频率孔隙喉道频率分布曲线直方图各直方顶边中点的连线累计频
12、率分布曲线横坐标表示喉道半径纵坐标为累计频率正态概率曲线横坐标为-LOG2D纵坐标为累计频率,孔隙喉道频率分布直方图及频率分布曲线图,2、油气层渗流空间-表征,3)孔隙结构参数,孔喉弯曲程度用结构系数F表示F值越大，孔喉弯曲程度越大F1.0 弯曲孔喉道,孔隙连通程度最小未饱和孔隙体积百分数SminSmin越小，孔隙连通性越好退汞效率WeWe越大，孔隙连通性越好孔喉配位数：一个孔隙连通的喉道数配位数越小，孔隙间连通性越差,2、油气层渗流空间-表征,4)孔隙度和渗透率,孔隙度和渗透率是从宏观角度来描述储层的储渗空间特性的参数。孔隙度衡量岩石储集空间多少及储集能力大小;渗透率度量储层岩石渗透流体能力
13、大小孔隙度与渗透率的关系 一般孔隙度高，渗透率大;有些情况孔隙度高，渗透率不一定大;渗透率与油气层损害的关系更密切渗透率与孔隙结构的关系 孔喉大、分布均匀、弯曲程度小和孔隙连通性好,则渗透率较高；否则，渗透率较低,2、油气层渗流空间-影响因素,1)碎屑成分 影响岩石的强度、表面性质和孔隙类型2)骨架颗粒的大小、形状和分选大小：颗粒大，粒间孔隙大，渗透率大形状：表面粗糙、颗粒圆度和球度较低，则孔隙度较小，渗透性较差分选：分选越好，孔隙度越大，渗透性越好 3)填隙物的含量和成分成分：影响胶结的紧密程度含量：填隙物含量越高，孔隙度越低，渗透性越差,2、油气层渗流空间-影响因素,4)胶结类型 常见砂岩
14、胶结类型A.接触式胶结 胶结物极少，粒间孔，孔隙度和渗透率极好B.薄膜式胶结 胶结物呈带状分布于碎屑颗粒周围，粒间孔，物性好，此类储层少见C.孔隙式胶结 粒间孔绝大部分或全部被胶结物微孔代替，物性主要受胶结物成分影响D.基底式胶结 填隙物含量高，孔隙为微孔，物性极差，主要受胶结物成分影响,2、油气层渗流空间-与储层损害关系,1)孔隙类型与油气层损害的关系 粒间孔隙和裂缝型储层，易受固相 损害；微孔隙储层，易受液相损害2)孔喉类型与油气层损害的关系 缩颈喉道：固相侵入、出砂 点状喉道：微粒堵塞，水锁，贾敏 片状喉道：微粒堵塞，水锁，水敏 管束状喉道：水锁，水敏3)孔喉大小与油气层损害的关系 孔喉
15、越大，越易受到固相侵入损害 孔喉越小，越易受到液相的损害,2、油气层渗流空间-与储层损害关系,4)孔喉弯曲度和孔隙连通性与油气层损害的关系 孔喉弯曲度越大，孔隙连通性越差储层孔喉越易受到损害5)渗透性与油气层损害的关系 渗透性好的储层，易受到固相侵入损害；渗透性差的储层，易受到水敏、水锁和微粒堵塞损害,3、油气层敏感性矿物-定义与特点,定义：油气层中易与流体发生物理、化学和物理化学作用，而导致油气层渗透率下降的矿物，称之为敏感性矿物。特点：(1)粒径很小，一般小于37m(2)比表面积大(3)多数位于易与流体作用的部位,3、油气层敏感性矿物-类型,A.按矿物的化学成分分为：二氧化硅类：石英次生加
16、大、玉髓、蛋白石长石类：钾长石、钠长石沸石类：方沸石、浊沸石、钙沸石、辉沸石等层状硅酸盐：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石混层粘土矿物、地开石、埃洛石、云母等硫酸盐矿物：石膏、重晶石、天青石碳酸岩矿物：方解石、白云石、菱铁矿硫化物：黄铁矿铁氧化物：赤铁矿、钛铁矿氢氧化物：三水铝石、水针铁矿卤化物：萤石,3、油气层敏感性矿物-类型,B.按是否为粘土矿物分为：粘土矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、混层粘土矿物等非粘土矿物：石英、长石、方解石、云母、白云石、铁矿石等C.按引起油气层损害类型分为：水敏性矿物：蒙脱石、混层矿物、降解伊利石和降解绿泥石、水化白云母晶格水化膨胀/分散引起损害盐酸酸敏性矿物
17、：富含铁绿泥石、含铁碳酸岩、赤铁矿等二次沉淀和释放微粒引起损害土酸酸敏性矿物：方解石、白云石、钙长石、沸石、粘土等生成CaF2、非晶质SiO2和其它化学沉淀碱敏性矿物：长石、微晶石英、蛋白石、粘土矿物等生成凝胶沉淀和增加粘土负电荷速敏矿物：各类固结不紧的粒径37m的敏感性矿物微粒运移堵塞,粒表薄膜式伊利石,粒表薄膜式伊/蒙混层,粒表栉壳式绿/蒙混层,粒表栉壳式绿泥石和薄膜与桥接式伊利石,桥接粒间的伊/蒙混层,充填粒间的高岭石,充填孔隙的绿/蒙混层,充填粒间的绿/蒙混层,3、油气层敏感性矿物-产状,聚集形态：敏感性矿物晶体的聚集形状蜂窝状：蒙脱石 黄铁矿迭片支架状：伊利石、伊利石/蒙脱石混层迭片
18、状（蠕虫状、书本状）、管状：高岭石阶梯状：伊利石、伊利石/蒙脱石混层絮凝状：蒙脱石、伊利石、伊/蒙混层分散状：高岭石、伊利石、伊/蒙混层网状：蒙脱石片状：蒙脱石、伊利石叶片状、针叶状、绒球状：绿泥石撕裂状(丝状、毛发状)：伊利石、坡缕石,4、岩石表面性质-比表面积,1)定义及单位 定义：单位体积岩石内颗粒的总表面积 单位：平方厘米/立方厘米2)岩石的比表面与颗粒大小的关系 岩石的颗粒越细，比表面越大 砂岩：比表面2300 cm2/cm33)岩石的比表面与油气层损害的关系 比表面越大，岩石孔道越小，岩石与流体接触面积越大，作用越充分，引起的油气层损害越大,4、岩石表面性质-润湿性,1)定义及表示
19、定义：液体在岩石表面的铺展情况,能铺展润湿，否则，不润湿,润湿程度的表示：接触角,完全润湿：0o润 湿：90o全不润湿：180o,4、岩石表面性质-润湿性,2)油层岩石的润湿性 油层岩石的润湿变化很大:有水润湿(亲水)油层：亲水为主，也亲油 有油润湿(亲油)油层：亲油为主，也亲水 有中间润湿(中性)油层：亲油亲水程度相近3)影响油气层岩石润湿性的因素 岩石矿物成分 流体成分 岩石表面粗糙程度 温度及压力4)润湿性与油气层损害的关系 影响油水的微观分布 影响相对渗透率大小 影响油层的采收率 影响毛细管力的大小和方向 影响微粒的运移情况,5、油气层流体性质-地层水,1)与油气层损害有关的地层水性质
20、 矿化度：地层水中的含盐量 范围：几千几十万mg/L 离子成分：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba 2+、Sr2+等 阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、F-等 水型：CaCl2、NaHCO3、MgCl2、Na2SO4 pH值2)地层水性质与油气层损害的关系 影响无机沉淀损害情况 影响有机沉淀损害情况 影响水敏损害程度,5、油气层流体性质-原油与天然气,原油1)与油气层损害有关的性质 含蜡量，粘度，胶质、沥 青质和硫含量，析蜡点，凝固点2)与油气层损害的关系 影响有机沉淀的堵塞情况 引起酸渣堵塞损害 引起高粘乳状液堵塞损害,天然气性质1)与油气层损害有关的性质 H2
21、S和CO2的含量2)与油气层损害的关系 腐蚀产物引起损害 生成无机沉淀,（三）油气层损害外因,1、进入储层流体的性质2、作业或生产压差3、作业流体与地层流体的温差4、作业或生产时间5、作业流体的环空返速,1)固相颗粒的大小和分布 影响固相堵塞的损害情况2)流体的pH值 影响下列损害情况：无机沉淀 碱敏损害 乳化损害3）流体的矿化度和抑制性 影响水敏损害的程度,1、进入储层流体的性质,4）流体中离子成分 影响无机沉淀损害情况5）流体的粘度 增加流动阻力6）表面活性剂类型和含量 影响油层岩石的润湿性 影响油水界面张力,2、其它外因,2、作业或生产压差 微粒运移损害 压力敏感损害 无机沉淀损害 有机
22、沉淀损害 储层出砂和坍塌 压漏地层 增加损害的程度,3、作业流体与地层流体温差 影响有些敏感性损害的程度 影响无机沉淀的生成 影响有机沉淀的生成 影响细菌损害情况4、作业或生产时间 影响损害的程度5、作业流体的环空返速 影响损害的程度,（四）外因作用下的油气层损害机理,1、外界流体进入油气层引起的损害 固相颗粒的侵入与堵塞 与岩石不配伍造成的损害-水敏、酸敏、碱敏、润湿反转 与流体不配伍造成的损害-沉淀、乳化、细菌 影响油水分布造成的损害-水锁、贾敏2、工程因素和环境条件变化造成的损害 压差太大引起的损害-微粒运移、压力敏、结垢等 温度变化引起的损害-影响损害程度、结垢等 作业或生产时间对损害的影响-影响损害程度与深度3、气藏特殊损害 液锁损害 气层压力敏感性 气层流速敏感性 气层盐结晶损害 井壁釉化与抛光对储层的损害 固相析出损害,（五）油气层损害特点,谢谢！,
